Guía Técnica - Libelium · Modo de bajo consumo ... que son leídos a través de un conversor...

waspmote

Smart MeteringGuía Técnica

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Índice

Versión del documento: v0.2 - 03/2012 © Libelium Comunicaciones Distribuidas S.L.

ÍNDICE

0. General ................................................................................................................................................... 40.1. Información General y de Seguridad ......................................................................................................................................40.2. Condiciones de uso .......................................................................................................................................................................4

1. Hardware ................................................................................................................................................ 51.1. Descripción General ......................................................................................................................................................................51.2. Especificaciones..............................................................................................................................................................................51.3. Características Eléctricas .............................................................................................................................................................5

2. Sensores ................................................................................................................................................. 62.1. Sensor de Corriente (Efergy) ......................................................................................................................................................6

2.1.1. Especificaciones ..............................................................................................................................................................62.1.2. Proceso de Medida ........................................................................................................................................................62.1.3. Conector ............................................................................................................................................................................7

2.2. Sensor de Corriente (AT-B420L de LEM) .................................................................................................................................72.2.1. Especificaciones ..............................................................................................................................................................72.2.2. Proceso de Medida ........................................................................................................................................................72.2.3. Conector ............................................................................................................................................................................8

2.3. Célula de Carga (AME, AMT y AMS de Hanyu) .....................................................................................................................82.3.1. Especificaciones ..............................................................................................................................................................82.3.2. Proceso de Medida ........................................................................................................................................................92.3.3. Conector ........................................................................................................................................................................ 10

2.4. Sensor de Flujo de Líquido (FS100A, FS200A, FS400 de Broil-Tech) ......................................................................... 102.4.1. Especificaciones ........................................................................................................................................................... 102.4.2. Proceso de Medida ..................................................................................................................................................... 112.4.3. Conector ......................................................................................................................................................................... 11

2.5. Sensor de Ultrasonidos (MaxSonar® de MaxBotix™) ...................................................................................................... 112.5.1. Especificaciones ........................................................................................................................................................... 112.5.2. Proceso de Medida ..................................................................................................................................................... 142.5.3. Conector ......................................................................................................................................................................... 14

2.6. Sensor de Humedad (808H5V5) ............................................................................................................................................ 142.6.1. Especificaciones ........................................................................................................................................................... 142.6.2. Proceso de Medida ..................................................................................................................................................... 142.6.3. Conector ......................................................................................................................................................................... 15

2.7. Sensor de Temperatura (MCP9700A) ................................................................................................................................... 152.7.1. Especificaciones ........................................................................................................................................................... 152.7.2 . Proceso de Medida .................................................................................................................................................... 162.7.3. Conector ......................................................................................................................................................................... 16

2.8. Sensor de Nivel de Líquido (PTFA3415, PTFA0100, PTFA1103) .................................................................................. 172.8.1. Especificaciones ........................................................................................................................................................... 17

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Índice

2.8.2. Proceso de Medida ..................................................................................................................................................... 172.8.3. Conector ......................................................................................................................................................................... 18

2.9. Sensor de Luz (LDR) .................................................................................................................................................................... 182.9.1. Especificaciones ........................................................................................................................................................... 182.9.2. Proceso de Medida ..................................................................................................................................................... 192.9.3. Conector ......................................................................................................................................................................... 19

2.10. Sensor de Desplazamiento de Lámina (MTP sensor de Metallux y MagnetoPots de Spectra Symbol) .... 192.10.1. Especificaciones ........................................................................................................................................................ 192.10.2. Proceso de Medida ................................................................................................................................................... 192.10.3. Conector ...................................................................................................................................................................... 20

2.11. Diseño y conexiones................................................................................................................................................................ 212.11.1. Conversor Analógico-Digital ................................................................................................................................ 212.11.2. Conector 1 ................................................................................................................................................................... 212.11.3. Conector 2 .................................................................................................................................................................. 222.11.4. Conectores 3, 4 y 5 .................................................................................................................................................. 232.11.5. Conectores 6, 7 and 8 ............................................................................................................................................. 242.11.6. Conectores 9 y 12 .................................................................................................................................................... 252.11.7. Conectores 10 y 13 .................................................................................................................................................. 262.11.8. Conectores 11 y 14 .................................................................................................................................................. 272.11.9. Conversor Frecuencia-Tensión ............................................................................................................................ 28

3. Configuración y programación de la placa ........................................................................................ 293.1. Configuración del Hardware ................................................................................................................................................... 293.2. API ..................................................................................................................................................................................................... 29

4. Consumo .............................................................................................................................................. 344.1. Control de la alimentación ...................................................................................................................................................... 344.2. Tablas de Consumo .................................................................................................................................................................... 344.3. Modo de bajo consumo ........................................................................................................................................................... 35

5. Mantenimiento .................................................................................................................................... 35

6. Desecho y reciclaje .............................................................................................................................. 35

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0. General

0. General

0.1. Información General y de Seguridad • En este apartado, el concepto “Waspmote” engloba tanto al mismo dispositivo Waspmote así como a sus módulos y placas

de sensores. • Lea detenidamente el documento de “Condiciones Generales de Venta y de uso de Libelium”. • No permita el contacto de objetos metálicos con la parte electrónica para evitar heridas y quemaduras. • NUNCA sumerja el dispositivo en ningún líquido. • Mantenga el dispositivo en un lugar seco y alejado de cualquier material líquido que pudiera derramarse. • Waspmote está compuesto de una electrónica muy delicada la cual se encuentra accesible al exterior, manipúlela con sumo

cuidado y evite que sea golpeada o rozada bruscamente contra superficies. • Compruebe en el apartado de especificaciones del producto el rango de voltaje y amperaje máximo permitido para

alimentarla y consecuentemente use siempre un transformador de corriente y una batería que trabaje en ese rango. Libelium sólo se hace responsable del correcto funcionamiento del dispositivo con las baterías, cargadores y fuentes de alimentación que suministra.

• Mantenga el dispositivo dentro del rango de temperaturas especificado en el apartado de especificaciones. • No conecte o alimente el dispositivo con cables o baterías dañadas. • Coloque el dispositivo en un lugar al que sólo tenga acceso el personal de mantenimiento (un área restringida) • En cualquier caso mantenga a los niños alejados del dispositivo. • Si ocurre un fallo eléctrico, inmediatamente desconecte el switch principal y desconecte la batería o cualquier otra fuente

de alimentación que se esté usando. • En caso de usar el mechero del coche como fuente de alimentación asegúrese de usar las características de tensión y

corriente especificadas en el apartado de “Fuentes de Alimentación”. • En caso de usar una batería en combinación o no de una placa solar como fuente de alimentación asegúrese de usar las

características de tensión y corriente especificadas en el apartado de “Fuentes de Alimentación”. • Si ocurre un fallo de software o hardware, consulte el apartado Soporte de la web de Libelium. • Compruebe que las frecuencias y potencias de los módulos de comunicación radio junto con las antenas integradas están

permitidos en la zona donde quiere hacer uso del dispositivo. • Waspmote es un dispositivo para ser integrado en una carcasa de forma que quede protegido de las condiciones ambientales

tales como luz, polvo, humedad o cambios bruscos de temperatura. La placa suministrada “tal cual” no está recomendada para una instalación final, puesto que los componentes electrónicos quedan al aire y podrían sufrir daños.

0.2. Condiciones de uso • Lea atentamente el apartado de “Información General y de Seguridad” y guarde el manual por si necesita consultarlo en el

futuro. • Utilice Waspmote de acuerdo con las especificaciones eléctricas y del entorno descritas en el apartado “Características

Eléctricas“ del presente manual. • Waspmote y sus componentes y módulos se suministran como placas electrónicas para ser integradas dentro de un

producto final. Este producto ha de contener una envolvente que lo proteja del polvo, la humedad y otras interacciones con el medio. En caso de requerirse su uso en exteriores esta envolvente tendría que tener al menos la categoría IP-65.

• No coloque Waspmote en contacto con superficies metálicas, podrían causar cortocircuitos que lo dañaran de forma permanente.

En http://www.libelium.com/waspmote puede ampliar la información que necesite.

El documento “Condiciones Generales de Venta y de uso de Libelium” se encuentra en http://www.libelium.com/legal

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1. Hardware

1. Hardware

1.1. Descripción GeneralLa Placa Smart Metering de Waspmote ha sido concebida con el propósito de monitorizar aquellos parámetros de consumo que puede resultar necesario controlar en un entorno doméstico. Incluye sensores para control de consumo de electricidad y agua, medición de peso y nivel de líquido, desplazamiento, luminosidad, humedad de ambiente y temperatura. Pueden conectarse hasta 14 sensores al mismo tiempo, que son leídos a través de un conversor analógico-digital conectado al microprocesador a través del bus I2C, que permite alcanzar una mayor precisión en la medida. La Placa Smart Metering está dotada de la electrónica necesaria para utilizar ocho de los sensores (aquellos utilizados sobre los conectores 1, 2, 3, 4, 5, 6, 12 y 10 u 11, concebidos inicialmente para los sensores de corriente eléctrica, célula de carga, nivel de líquido, luminosidad y de flujo de líquido) para generar una alarma a través interrupción en el mote al sobrepasar un umbral de medida predeterminado, de manera análoga a como se hace en la Placa para Sensores de Eventos.

1.2. EspecificacionesPeso: 20gr

Dimensiones: 73.5 x 51 x 1.3 mm

Rango de Temperatura: [-20ºC, 65ºC]

Figura 1: Cara superior

1.3. Características EléctricasTensiones de alimentación de la placa: 3.3V y 5VTensión de alimentación de los sensores: 3.3V, 5V, 10V y 24VIntensidad máxima admitida (continua): 200mAIntensidad máxima admitida (pico): 400mA

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2. Sensores

2. Sensores

2.1. Sensor de Corriente (Efergy)

2.1.1. Especificaciones

Intensidad máxima en primario: 90A

Relación de espiras: 1:1500 aproximadamente

Resolución mínima: 100mA aproximadamente

2.1.2. Proceso de Medida

La pinza de corriente Efergy es un sensor de bajo coste que presenta en su salida una intensidad proporcional a la corriente que circula a través del circuito primario. Dicha intensidad (que presenta una relación con la intensidad en el primario de aproximadamente 1:1500) es transformada en tensión mediante una resistencia de carga variable a través de un potenciómetro digital que permite ajustar el rango máximo legible en el conversor. Las funciones implementadas para configurar y leer el valor proporcionado por la pinza aparecen descritas en el apartado 3.2.

Figura 3: Ejemplo de aplicación con la pinza de corriente

Figura 2: Sensor de corriente Efergy

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2. Sensores

Figura 4: Ejemplo de aplicación con la pinza de corriente

2.1.3. Conector

La pinza posee un conector de alimentación jack que debe conectarse sobre el conector 1, descrito en mayor profundidad en el apartado 2.11.2.

2.2. Sensor de Corriente (AT-B420L de LEM)


Intensidad máxima en primario (RMS): 5A-10A-20A-50A-100A-150ATipo de salida: 4-20mATensión de alimentación: +20V ~ +30VPrecisión: <±1.5%Error de linealidad: <±0.5%Tiempo de respuesta: <100msTemperatura de operación: -20ºC ~ 60ªCResolución mínima: 100mA aproximadamente


La serie AT-B420L es un conjunto de modelos de pinza de corriente de núcleo partido que difieren entre sí en la intensidad máxima admitida en el circuito primario (AT-5-B420L [0~5A], AT-10-B420L [0~10A], AT-20-B420L [0~20A], AT-50-B420L [0~50A], AT-100-B420L [0~100A] y AT-150-B420L [0~150A]). El sensor presenta una salida en corriente entre 4mA y 20mA proporcional a la intensidad que circula a través del primario (4mA si no hay intensidad, 20mA para el valor máximo de intensidad permitido por la pinza). Dicha intensidad es convertida en tensión mediante una resistencia de carga de 100Ω colocada en los dos conectores sobre los que puede colocarse el sensor, tensión que puede ser leída a través del conversor analógico-digital instalado en la placa. En la figura 6 podemos ver una gráfica que representa la salida del sensor frente a la corriente en su circuito primario.

Figura 5: Sensor de corriente AT-B420L

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2. Sensores

4 6 8 10 12 14 16 18 200

102030405060708090

100110120130140150

Output Current vs Input Current

AT-5-B420LAT-10-B420LAT-20-B420LAT-50-B420LAT-100-B420LAT-150-B420L

Output Current (mA)

Inpu

t Cur

rent

(A)

Figura 6: Gráfica de la salida de los diferentes modelos de pinza de corriente

2.2.3. Conector

El sensor AT-B420L puede conectarse a los conectores 12 y 9, implementados para soportar dispositivos que presenten una salida en forma de bucle de 4-20mA, el primero de los cuáles permite además la utilización del sensor para la generación de interrupciones de alarma.

2.3. Célula de Carga (AME, AMT y AMS de Hanyu)


AMT:

Carga Máxima: 3KgSensibilidad: 2.0±0.1mv/VPrecisión: 0.02%F.SLinealidad: ±0.02%F.STensión recomendada de excitación: +5VTensión máxima de excitación: +15VTemperatura de operación: -20ºC ~ +60ºC

AME:

Carga Máxima: 50kgSensibilidad: 2.0±0.1mv/VPrecisión: 0.02%F.SLinealidad: ±0.02%F.STensión recomendada de excitación: +9V ~ +12VTemperatura de operación: -20ºC ~ +60ºCProtección: IP-65

Figura 7: Imagen de la célula de carga AMT

Figura 8: Imagen de la célula de carga AME

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2. Sensores

AMS:

Carga Máxima: 600kgSensibilidad: 2.0±0.1mv/VPrecisión: 0.02%F.SLinealidad: ±0.02%F.STensión recomendada de excitación: +9V ~ +12VTemperatura de operación: -20ºC ~ +60ºCProtección: IP-65


Las células de carga utilizadas en la placa Smart Metering son celdas monopunto que presentan una salida en forma de puente de Wheatstone en configuración full bridge, que requiere la conexión de alimentación, tierra, salida negativa y salida positiva (cables de color rojo, negro, blanco y verde respectivamente). El resultado es una tensión diferencial que es amplificada y filtrada para proporcionar a la salida un voltaje analógico proporcional al peso sobre la celda. En la figura 11 tenemos una gráfica que representa la salida en tensión de tres modelos diferentes de células de carga, alimentados a 10V, frente al peso sobre ellas.

Figura 10: Ejemplo de aplicación con la célula de carga

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 200

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

Output vs Load

AMS-600kgAMT-3000gAME-50kg

Output Voltage (mV)

Load

(kg)

Figura 11: Gráfico de la tensión de salida de tres modelos de células de carga

Figura 9: Imagen de la célula de carga AMS

3kg

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2. Sensores

2.3.3. Conector

Cualquier modelo de célula de carga puede conectarse al conector 2 de la placa Smart Metering.

2.4. Sensor de Flujo de Líquido (FS100A, FS200A, FS400 de Broil-Tech)


FS100A:

Flujo: 0.15 ~ 2.5L/MinTensión de alimentación: +3.3V ~ +24VTemperatura de trabajo: -10ºC ~ 120ºCNúmero de pulsos: 3900 pulsos/litroLongitud de tubería de entrada: 2mmLongitud de tubería de salida: 4mmPrecisión: ±0.5%Corriente máxima: 8mA

FS200A:

Flujo: 0.5 ~ 25L/MinTensión de alimentación: +3.3V ~ +24VTemperatura de trabajo: -10ºC ~ 120ºCNúmero de pulsos: 450 pulsos/litroConexión tubería: ½’’Precisión: ±1%Corriente máxima: 8mA

FS400:

Flujo: 1 ~ 60L/MinTensión de alimentación: +3.3V ~ +24VTemperatura de trabajo: -10ºC ~ 120ºCNúmero de pulsos: 390 pulsos/litroConexión tubería: 1’’Precisión: ±2%Corriente máxima: 8mA

Figura 12: Imagen del sensor de Flujo de Líquido FS200A

Figura 13: Imagen del sensor de Flujo de Líquido FS400

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2. Sensores


Los sensores de flujo de líquido utilizados en la Placa Smart Metering presentan una señal de salida en forma de pulsos cuya frecuencia es proporcional a la tasa de flujo a través del sensor. Dicha señal digital debe ser convertida en una tensión analógica para poder ser leída a través del conversor analógico-digital. El conversor convierte la señal de salida en el rango entre 0Hz y 1000Hz a un valor de tensión entre 0V y 2.09V.

Figura 14: Ejemplo de aplicación con el sensor de flujo de líquido

2.4.3. Conector

Los sensores de flujo pueden colocarse en cualquiera de los dos conectores cuya salida puede ser seleccionada como entrada en el conversor de frecuencia a tensión de la placa, es decir, en el conector 10 si se desea alimentar el sensor a 3.3V o en el conector 11 si se desea alimentarlo a 5V. Puede obtener más información sobre los conectores y el conversor de frecuencia a tensión en los apartados 2.11.7, 2.11.8 y 2.11.9.

2.5. Sensor de Ultrasonidos (MaxSonar® de MaxBotix™)


XL-MaxSonar®-WRA1™:

Frecuencia de operación: 42kHzMáxima distancia de detección: 765cmMáxima distancia de detección (salida analógica): 600cm (alimentado a 3.3V) - 700cm(alimentado a 5V)Sensibilidad (salida analógica): 3.2mV/cm (alimentado a 3.3V) – 4.9mV/cm(alimentado a 5V)Tensión de alimentación: 3.3 ~ 5VConsumo (medio): 2.1mA (alimentado a 3.3V) – 3.2mA (alimentado a 5V)Consumo (pico): 50mA (alimentado a 3.3V) – 100mA (alimentado a 5V)Entorno: interiores y exteriores (IP-67)

Figura 15: Imagen del sensor XL-MaxSonar®-WRA1™

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2. Sensores

Figura 16: Dimensiones del sensor XL-MaxSonar®-WRA1™

En la imagen a continuación puede observarse un diagrama del rango de detección del sensor elaborado utilizando diferentes patrones de detección (una clavija de 0.63cm de diámetro en el caso del diagrama A, una clavija de 2.54cm de diámetro para el diagrama B, una barra de 8.25cm de diámetro para el diagrama C y una tabla de 28cm de anchura para el diagrama D):

Figura 17: Diagrama del haz del sensor extraído de la hoja de características del sensor XL-MaxSonar®-WRA1™ de MaxBotix

LV-MaxSonar®-EZ0™:

Frecuencia de operación: 42kHzMáxima distancia de detección: 645cmSensibilidad (salida analógica): 2.5mV/cm (alimentado a 3.3V) – 3.8mV/cm(alimentado a 5V)Tensión de alimentación: 3.3 ~ 5VConsumo (medio): 2mA (alimentado a 3.3V) – 3mA (alimentado a 5V)Entorno: interiores

Figura 18: Imagen del sensor LV-MaxSonar®-EZ0™

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2. Sensores

Figura 19: Dimensiones del sensor LV-MaxSonar®-EZ0™

En la imagen a continuación puede observarse un diagrama del rango de detección del sensor elaborado utilizando diferentes patrones de detección (una clavija de 0.63cm de diámetro en el caso del diagrama A, una clavija de 2.54cm de diámetro para el diagrama B, una barra de 8.25cm de diámetro para el diagrama C y una tabla de 28cm de anchura para el diagrama D):

Figura 20: Diagrama del haz del sensor extraído de la hoja de características del sensor LV-MaxSonar®-EZ0™ de MaxBotix

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2. Sensores


Los sensores MaxSonar® de MaxBotix presentan una tensión analógica proporcional a la distancia a la que se encuentra el objeto detectado. El sensor puede alimentarse tanto a 3.3V como a 5V, siendo la distancia máxima de detección mayor para esta última.

En la figura 21 puede verse un ejemplo de aplicacion del sensor de ultrasonidos: monitorización de nivel de líquido.

Figura 21: Ejemplo de aplicacion para el sensor MaxSonar®

El sensor XL-MaxSonar®-WRA1™ posee un encapsulado IP-67, lo que permite su utilización en aplicaciones exteriores como monitorización de nivel de líquido en tanques de almacén.

2.5.3. Conector

Al poder alimentarse tanto a 3.3V como a 5V, puede colocarse en cualquiera de los conectores para sensores analógicos (10 y 13 para alimentación a 3.3V y 11 y 14 para alimentación a 5V).

2.6. Sensor de Humedad (808H5V5)


Rango de medida: 0 ~ 100%RHSeñal de salida: 0,8 ~ 3.9V (25ºC)Precisión: <±4%RH (a 25ºC, rango 30 ~ 80%), <±6%RH (rango 0 ~ 100)Consumo típico: 0.38mAConsumo máximo: 0.5mAAlimentación: 5VDC ±5%Temperatura de operación: -40 ~ +85ºCTemperatura de almacenamiento: -55 ~ +125ºCTiempo de respuesta: <15 seconds


Se trata de un sensor analógico que proporciona una salida en tensión proporcional a la humedad relativa en el ambiente. Puesto que el rango de señal del sensor queda fuera del permitido a la entrada del conversor analógico-digital introducido en la Placa Smart Metering se ha introducido un divisor de tensión que convierte la tensión de salida a valores entre 0.4V ~ 1.95V.

Figura 22: Imagen del sensor 808H5V5

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2. Sensores

Figura 23: Salida del sensor de Humedad 808H4V5 extraída de la hoja de características del sensor de Sencera Co., Ltd.

2.6.3. Conector

Este sensor puede conectarse en cualquiera de los conectores para sensores analógicos alimentados a 5V, es decir, conectores 8, 11 y 14.

2.7. Sensor de Temperatura (MCP9700A)


Rango de medida: -40ºC ~ +125ºCTensión de salida (0ºC): 500mVSensibilidad: 10mV/ºCPrecisión: ±2ºC (rango 0ºC ~ +70ºC), ±4ºC (rango -40 ~ +125ºC)Consumo típico: 6μAConsumo máximo: 12μAAlimentación: 2.3 ~ 5.5VTemperatura de operación: -40 ~ +125ºCTemperatura de almacenamiento: -65 ~ 150ºCTiempo de respuesta: 1.65 segundos (63% de respuesta de +30 a +125ºC)

Figura 24: Imagen del sensor de temperatura MCP9700A

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2. Sensores

2.7.2 . Proceso de Medida

El MCP9700A es un sensor analógico que convierte un valor de temperatura en un voltaje analógico proporcional. El rango de voltajes a su salida se encuentra entre 100mV (-40ºC) y 1.75V (125ºC), lo que resulta de una variación de 10mV/ºC, con 500mV de salida para 0ºC. El valor de tensión a la salida del sensor puede ser capturado directamente a través del conversor analógico-digital descrito en el apartado 2.11.1.

Figura 25: Gráfica de la tensión de salida del sensor MCP9700A respecto de la temperatura extraída de la hoja de características del sensor de Microchip

2.7.3. Conector

Se recomienda colocar el sensor MCP9700A sobre el conector 7. Sin embargo, puede ser conectado a cualquiera de los conectores preparados para sensores analógicos, pues puede alimentarse tanto a 3.3V como a 5V.

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2. Sensores

2.8. Sensor de Nivel de Líquido (PTFA3415, PTFA0100, PTFA1103)


PTF3415:

Medición Nivel: HorizontalLíquidos: Agua y líquidos consumiblesMaterial (caja): PropilenoMaterial (flotador): PropilenoTemperatura de Operación: -10ºC ~ +80ºCConsumo Mínimo: 0uA

Figura 26: Imagen del sensor PTFA3415

PTFA0100:

Medición Nivel: HorizontalLíquidos: Aceites pesados y combustiblesMaterial (caja): PoliamidaMaterial (flotador): PoliamidaTemperatura de Operación: -10ºC ~ +80ºCConsumo Mínimo: 0uA


PTFA1103:

Medición Nivel: VerticalLíquidos: Agua y líquidos consumiblesMaterial (box): PropilenoMaterial (float): PropilenoOperating Temperature: -10ºC ~ +80ºCMinimum consumption: 0uA



Estamos ante tres sensores de nivel de líquido cuyo funcionamiento se basa en el estado de un switch que puede abrirse o cerrarse (en función de su colocación en el recipiente) según el nivel de líquido mueva el flotador en su extremo. Las diferencias principales entre los tres sensores, de cara a su utilización en Waspmote, se hallan en su estructura para su colocación en el recipiente (horizontal en el caso de los sensores PTFA3415 y PTFA0100, vertical para el sensor PTFA1103) y en el material del que están compuestos (recomendado para líquidos consumibles y ciertos ácidos en el caso de los sensores PTFA1103 y PTFA3415 y para aceites pesados y combustibles el PTFA0100, puede consultar esta información de forma más específica en el manual de los sensores).

En la figura podemos ver varios ejemplos de aplicaciones de monitorización de nivel de líquido con estos sensores.

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2. Sensores

Figura 29: Ejemplos de aplicaciones de monitorización de nivel de líquido

2.8.3. Conector

Los conectores 3, 4 y 5 se han implementado para ser utilizados con los sensores digitales como los de nivel de líquido, ya que están conectados directamente a la puerta para generación de interrupciones, lo que permite la activación directa de interrupciones mediante señales digitales sin necesidad de configurar un umbral de comparación.

2.9. Sensor de Luz (LDR)


Resistencia en oscuridad: 20MΩResistencia en iluminación (10lux): 5 ~ 20kΩRango espectral: 400 ~ 700nmTemperatura de operación: -30ºC ~ +75ºCConsumo mínimo: 0μA aproximadamente

Figura 30: Imagen del sensor de luz LDR

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2. Sensores


Se trata de un sensor de tipo resistivo cuya conductividad varía en función de la intensidad de luz recibida en su pieza fotosensible. La medida del sensor se realiza a través del conversor analógico-digital instalado en la Placa Smart Metering, leyendo el voltaje resultante en un divisor formado por el sensor y la resistencia de carga del conector sobre el que se ha colocado.

El rango espectral medible (400nm – 700nm) coincide con el espectro visible humano por lo que se puede usar para detectar luz/oscuridad de la misma forma que la detectaría un ojo humano.

2.9.3. Conector

Se ha escogido este sensor para ser colocado en el conector 6, configurado especialmente a tal efecto. También podría situarse sobre los conectores 3, 4 y 5 para sensores digitales, siempre y cuando se tenga en cuenta la variación de la resistencia de carga y el efecto que puede causar sobre las interrupciones.

2.10. Sensor de Desplazamiento de Lámina (MTP sensor de Metallux y MagnetoPots de Spectra Symbol)


Longitud: 200mmRango de resistencia: 0 ~ 10kΩResolución mínima: 1mm aproximadamenteConsumo: 0.33mA (conectores 10 y 13) ~ 1.6mA (conectores 11 y 14)

Figura 31: Imagen del sensor de desplazamiento


Los sensores de desplazamiento MagnetoPot de Spectra Symbol y MTP de Metallux son dos potenciómetros cuya resistencia varía en función de la posición de un imán (en el caso del MagnetoPot) o de la presión ejercida a lo largo de su superficie, de modo que el valor de tensión en su salida varía entre 0V y la tensión de alimentación, que puede leerse a través del conversor analógico-digital de la placa Smart Metering.

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2. Sensores

Figura 32: Ejemplo de aplicación con los sensores de desplazamiento de lámina

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 200

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

Output of the Foil Sensor

Vcc = 3V3Vcc = 5V

Wiper position (cm)

Out

put

Volta

ge (V

)

Figura 33: Representación de la salida del sensor para los conectores de 3.3V (10 y 13) y de 5V (11 y 14)

2.10.3. Conector

Ambos tipos de sensores pueden conectarse a cualquiera de los conectores para sensores analógicos, esto es, conectores 10, 11, 13 y 14, descritos en los apartados 2.11.7 y 2.11.8.

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2. Sensores

2.11. Diseño y conexiones

2.11.1. Conversor Analógico-Digital

A diferencia de otras placas de sensores de Libelium, en las que sólo se ha recurrido a conversores analógico-digitales diferentes al incorporado en el microprocesador del mote para integrar aquellos sensores que lo requerían de forma específica, se ha introducido un conversor analógico-digital LTC2497 de Linear Technology en la Placa Smart Metering para llevar a cabo la lectura de todos los sensores incluidos en la placa, con el propósito de incrementar la precisión de la lectura de todos ellos. Para ello también se ha introducido una referencia de tensión de 4.5V (modelo MAX6107 de Maxim Ic.), de lo que resulta un rango de medida entre 0 y 2.25V.

Dicho conversor analógico-digital tiene una resolución de 16 bits (lo que se traduce en una resolución de 68μV) y un tiempo de conversión de 150ms aproximadamente, y se comunica con el microprocesador a través del bus I2C. Se han implementado las funciones necesarias en el API de Waspmote, descritas en la sección 3.2, para que la lectura y configuración del mismo puedan realizarse de manera transparente.

2.11.2. Conector 1

El conector 1 se compone de un jack de alimentación y la electrónica necesaria para permitir la conexión de la pinza de corriente de bajo coste Efergy, descrita en el apartado 2.1. El valor de la resistencia de carga sobre la que actúa la pinza puede modificarse a través de un potenciómetro digital que puede variar entre 39Ω y 10kΩ, de modo que puede ajustarse en función de la medida que vaya a tomarse. Las funciones implementadas para la configuración y lectura del sensor colocado en este conector aparecen descritas en la sección 3.2.

Código de lectura del conector:

{ SensorSmart.setBoardMode(SENS_ON); SensorSmart.setSensorMode(SENS_ON, SENS_SMART_EFERGY); SensorSmart.setLoadResistor(40); SensorSmart.readValue(SENS_SMART_EFERGY);}

En la figura 34 puede ver una imagen del conector 1.

Figura 34: Imagen del conector 1

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2. Sensores

2.11.3. Conector 2

El conector 2 ha sido diseñado con el propósito de conectar al mote células de carga monopunto similares a la descrita en la sección 2.3. Se han incluido dos pines de alimentación, para 5V y 10V, con el fin de ampliar el rango de celdas que puede conectarse al mote. La salida de la célula de carga (en forma de puente de Wheatstone) es amplificada mediante un amplificador de instrumentación y filtrada antes de su conexión a la entrada del conversor analógico-digital de la placa.


{ SensorSmart.setBoardMode(SENS_ON); SensorSmart.setSensorMode(SENS_ON, SENS_SMART_24V_CONVERTER); SensorSmart.setSensorMode(SENS_ON, SENS_SMART_LCELSS); SensorSmart.setAmplifierGain(1000); SensorSmart.readValue(SENS_SMART_LCELSS);}

En la figura 35 puede ver una fotografía del conector, con la correspondencia de pines indicada. El cable rojo de la célula de carga debe conectarse a la alimentación deseada, el cable negro debe conectarse al pin de tierra, el cable verde se corresponde con la salida positiva y el cable blanco con la salida negativa.

Figura 35: Imagen del conector 2

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2. Sensores

2.11.4. Conectores 3, 4 y 5

Los conectores 3, 4 y 5 han sido concebidos para los sensores de nivel de líquido y otros similares como interruptores Reed. Están formados por dos pines, uno conectado a alimentación de 3.3V y otro a una resistencia de carga de 10kΩ, de modo que en estado ‘abierto’ la resistencia a tierra impone un cero lógico a la entrada del conversor (0V) mientras que en estado ‘cerrado’ la conexión a alimentación impone un uno lógico (3.3V). Esta señal se introduce directamente en la puerta OR para activación de interrupciones, de modo que estos sensores pueden utilizarse de manera directa para generar señales de alarma.

Estos conectores también pueden utilizarse con otro tipo de sensores, como sensores resistivos, siempre y cuando se tenga en cuenta el efecto que supondrá en las interrupciones si se supera el umbral de uno lógico.


{ SensorSmart.setBoardMode(SENS_ON); SensorSmart.setSensorMode(SENS_ON,SENS_SMART_LIQUID1); SensorSmart.readValue(SENS_SMART_LIQUID1);}

En la figura 36 podemos ver una imagen de los tres conectores y una indicación sobre la correspondencia de cada uno de sus pines.

Figura 36: Imagen de los conectores 3, 4 y 5

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2. Sensores

2.11.5. Conectores 6, 7 and 8

Estos tres conectores se han implementado para conector sobre ellos los sensores de humedad, luz y temperatura 808H5V5, LDR y MCP9700A, ya utilizados en otras placas para Waspmote. El primero de ellos consta de una tira de dos pines que permiten la conexión del sensor LDR, de tipo resistivo, entre la tensión de alimentación de 3.3V y una resistencia de carga de 1kΩ formando un divisor de tensión, cuya salida puede ser leída por el conversor analógico-digital así como utilizarse para generar una interrupción al superar un umbral de comparación configurable mediante un potenciómetro digital. Los conectores 7 y 8 están pensados para sensores analógicos alimentados a 3.3V y 5V respectivamente. El segundo de ellos incluye a su salida un divisor de tensión formado por dos resistencias de 2.2kΩ para adaptar el rango de salida del sensor de humedad al del conversor analógico digital.

Código de lectura de los conectores:

{ SensorSmart.setBoardMode(SENS_ON); SensorSmart.setSensorMode(SENS_ON, SENS_SMART_HUMIDITY); SensorSmart.readValue(SENS_SMART_HUMIDITY);}

{ SensorSmart.setBoardMode(SENS_ON); SensorSmart.setSensorMode(SENS_ON, SENS_SMART_TEMPERATURE); SensorSmart.readValue(SENS_SMART_TEMPERATURE);}

{ SensorSmart.setBoardMode(SENS_ON); SensorSmart.setSensorMode(SENS_ON, SENS_SMART_LDR); SensorSmart.readValue(SENS_SMART_LDR);}

En la figura 37 tenemos una imagen de los conectores con la indicación de la función de cada uno de sus pines.

Figura 37: Imagen de los conectores 6, 7 y 8

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2. Sensores

2.11.6. Conectores 9 y 12

Estos dos conectores permiten la colocación de cualquier sensor que presente una salida en forma de bucle 4-20, es decir, una intensidad entre 4mA y 20mA. Para ello dispone de una tira de dos pines en la que el primero de ellos permite alimentar el dispositivo a una tensión de 24V, mientras que el segundo se conecta con una resistencia de 100Ω de tolerancia 0.1% que transforma la intensidad proporcionada por el sensor en una tensión entre 400mV y 2V.

En el caso del conector 12, la salida puede utilizarse también para generar una interrupción en el microprocesador del mote al superar un umbral de comparación establecido por un potenciómetro digital.

Código de lectura:

{ SensorSmart.setBoardMode(SENS_ON); SensorSmart.setSensorMode(SENS_ON, SENS_SMART_24V_CONVERTER); SensorSmart.setSensorMode(SENS_ON,SENS_SMART_4mA20_1); SensorSmart.readValue(SENS_SMART_4mA20_1);}

En la imagen de la figura 38 vemos ambos conectores y a qué pines corresponden las conexiones de alimentación y carga.

Figura 38: Imagen de los conectores 9 y 12

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2. Sensores


Los conectores 10 y 13 permiten la conexión a la placa de sensores alimentados a 3.3V. Se componen de tiras de tres pines para tensión de alimentación, salida y tierra, y pueden leerse directamente a través del conversor analógico-digital.

El conector 10 puede utilizarse también como entrada del conversor de frecuencia a tensión, descrito en el apartado 2.11.9, de modo que sensores de salida en forma de señal de pulsos, como los sensores de flujo de líquido descritos en el apartado 2.4, pueden utilizarse para generar interrupciones y ser leídos directamente en el conversor analógico-digital.

Código de lectura:

{ SensorSmart.setBoardMode(SENS_ON); SensorSmart.setSensorMode(SENS_ON,SENS_SMART_3V3_1); SensorSmart.readValue(SENS_SMART_3V3_1);}

En la figura 39 se muestran los dos conectores junto con la correspondencia de sus pines.


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2. Sensores


De forma análoga a los conectores 10 y 13, los conectores 11 y 14 pueden utilizarse para conectar aquellos sensores que deban alimentarse mediante una tensión de 5V. Están compuestos de una tira de tres pines que permite conectar el sensor con alimentación, tierra y salida, aunque en este caso, con el fin de adaptar el rango de los sensores al del conversor analógico-digital, se ha introducido un divisor de tensión compuesto por dos resistencias de 2.2kΩ entre la salida y el conversor.

La salida del conector 11 puede utilizarse también como entrada del conversor de frecuencia a tensión, descrito en la sección 2.11.9, con el fin de que sensores cuya salida tenga forma de tren de pulsos digital puedan ser leídos directamente mediante el conversor analógico-digital y utilizados en la generación de interrupciones.

Código de lectura:

{ SensorSmart.setBoardMode(SENS_ON); SensorSmart.setSensorMode(SENS_ON,SENS_SMART_5V_1); SensorSmart.readValue(SENS_SMART_5V_1);}

En la figura 40 podemos ver la imagen de los dos conectores acompañada de la correspondencia de sus pines.


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2. Sensores

2.11.9. Conversor Frecuencia-Tensión

El conversor de frecuencia a tensión es un LM231 configurado para proporcionar a su salida una tensión analógica entre 0 y 2.09V para frecuencias de entrada entre 0Hz y 1000Hz.

La señal de entrada puede seleccionarse mediante un jumper que permite escoger entre sensores alimentados a 3.3V (conector 10) o alimentados a 5V (conector 11). En caso de que este circuito no se utilice en la aplicación, la alimentación del mismo puede desconectarse a través de otro jumper.

La salida de esta etapa puede leerse a través del conversor analógico-digital o utilizarse para disparar una interrupción al superar determinado umbral, configurado mediante un potenciómetro digital

Código de lectura:

{ SensorSmart.setBoardMode(SENS_ON); SensorSmart.setSensorMode(SENS_ON,SENS_SMART_5V_1); SensorSmart.readValue(SENS_SMART_FV_CONVERTER);}

En la figura 41 podemos ver una imagen del circuito sobre la que aparecen resaltados los jumpers de selección de señal de entrada (para seleccionar el conector 10 en la izquierda, para seleccionar el conector 11 en la derecha) y conexión de alimentación.

Figura 41: Imagen de los jumpers del conversor de frecuencia a tensión

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3. Configuración y programación de la placa


3.1. Configuración del HardwareLa única configuración del hardware de la placa necesaria por parte del usuario es la referente a la colocación de los sensores y a la posición de los jumpers de alimentación y selección de entrada del conversor de frecuencia a tensión.

El modo de colocar correctamente los sensores puede encontrarse descrito en los apartados dedicados a cada uno de los conectores de la placa (apartados 2.11.2 a 2.11.8) mientras que la posición de los jumpers de configuración del conversor de frecuencia a tensión aparece descrita en el apartado 2.11.9.

3.2. APIA continuación se detallan las funciones que han sido incluidas en la librería del API WaspSensorSmart para manejar las distintas funcionalidades de la placa:

SensorSmart.setBoardMode(MODE)

Esta función se utiliza para administrar el paso de corriente a la placa Smart Metering. Al asignar a la variable MODE el valor SENS_ON se activan los switches de Waspmote que permiten el paso de las tensiones de 3.3V y 5V, mientras que asignando el valor SENS_OFF se desactivan ambos switches, cortando así el paso de alimentación.

SensorSmart.setSensorMode(MODE, SENSOR)

Esta función, análoga a setBoardMode, permite activar y desactivar la alimentación de cada sensor de manera independiente.

A través de la variable MODE se define el estado en el que se quiere situar el sensor, pudiendo tomar los valores SENS_ON, para conectar la alimentación, y SENS_OFF, para desconectarla.

En la variable SENSOR se introduce el sensor, grupo de sensores o circuito sobre el que se desea actuar, pudiendo tomar los siguientes valores:

• SENS_SMART_24V_CONVERTER, para activar el conversor DC-DC de 24V. • SENS_SMART_4_20_mA_1, para activar el sensor de bucle 4-20mA sobre el conector 9. • SENS_SMART_4_20_mA_2, para activar el sensor de bucle 4-20 mA sobre el conector 12. • SENS_SMART_3V3_1, para activar el sensor sobre el conector 10. • SENS_SMART_3V3_2, para activar el sensor sobre el conector 13. • SENS_SMART_5V_1, para activar el sensor sobre el conector 11. • SENS_SMART_5V_2, para activar el sensor sobre el conector 14. • SENS_SMART_LDR, para activar el sensor de luminosidad, sobre el conector 6. • SENS_SMART_LCELLS, para activar la alimentación de las células de carga. • SENS_SMART_EFERGY, para activar el sensor de corriente Efergy. • SENS_SMART_TEMPERATURE, para activar el sensor de temperatura, sobre el conector 7. • SENS_SMART_HUMIDITY, para activar el sensor de humedad, sobre el conector 8. • SENS_SMART_LIQUID1, para activar el sensor de nivel de líquido 1 (conector 3). • SENS_SMART_LIQUID2, para activar el sensor de nivel de líquido 2 (conector 4). • SENS_SMART_LIQUID3, para activar el sensor de nivel de líquido 3 (conector 5).

Tenga en cuenta que para encender los sensores de bucle 4-20mA o las células de carga es necesario activar previamente el conversor DC-DC de 24V.

Como se indica en el apartado 4.1, los sensores LDR, TEMPERATURE, HUMIDITY, LIQUID1, LIQUID2 y LIQUID3 están controlados a través del mismo interruptor, por lo que al encender o apagar uno de ellos estará actuando sobre el grupo completo.

La alimentación de 5V ó de 10V para las células de carga se escoge a través de la variable interna del API SENS_SMART_LCELL_

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IN_USE, que toma valor ‘1’ para 10V (escogido por defecto) y ‘0’ para 5V. Éste parámetro puede modificarse en el archivo WaspSensorSmart.h (línea 127).

SensorSmart.setLoadResistor(RESISTOR)

Esta función permite configurar el valor de la resistencia de carga utilizada para convertir la corriente de salida del sensor Efergy en una tensión legible por el conversor analógico-digital de la placa. Dicha resistencia se especifica a través de la variable RESISTOR, expresado en ohmios, pudiendo tomar valores reales entre 39Ω y 10kΩ.

SensorSmart.setAmplifierGain(GAIN)

La función setAmplifierGain permite escoger la ganancia de amplificación que se aplicará a la tensión de salida de las células de carga con el fin de adaptarla al rango que va a medirse. El valor de ganancia se introduce a través de la variable GAIN en formato entero, a la que pueden asignares valores entre 11 y 1000.

SensorSmart.readValue(SENSOR)

Puede utilizarse la función readValue para ejecutar el proceso de configuración, conversión y lectura de cualquiera de los sensores de la placa a través del conversor analógico-digital, resultando transparente al usuario toda la comunicación a través del bus I2C. En la variable SENSOR se introduce el sensor que se desee leer. Los valores que pueden asignarse a esta variable son:

• SENS_SMART_4_20_mA_1, para leer el sensor de bucle 4-20mA sobre el conector 9. • SENS_SMART_4_20_mA_2, para leer el sensor de bucle 4-20 mA sobre el conector 12. • SENS_SMART_3V3_1, para leer el sensor sobre el conector 10. • SENS_SMART_3V3_2, para leer el sensor sobre el conector 13. • SENS_SMART_5V_1, para leer el sensor sobre el conector 11. • SENS_SMART_5V_2, para leer el sensor sobre el conector 14. • SENS_SMART_LDR, para leer el sensor de luminosidad, sobre el conector 6. • SENS_SMART_LCELLS, para leer la alimentación de las células de carga. • SENS_SMART_EFERGY, para leer el sensor de corriente Efergy. • SENS_SMART_TEMPERATURE, para leer el sensor de temperatura, sobre el conector 7. • SENS_SMART_HUMIDITY, para leer el sensor de humedad, sobre el conector 8. • SENS_SMART_LIQUID1, para leer el sensor de nivel de líquido 1 (conector 3). • SENS_SMART_LIQUID2, para leer el sensor de nivel de líquido 2 (conector 4). • SENS_SMART_LIQUID3, para leer el sensor de nivel de líquido 3 (conector 5). • SENS_SMART_FV_CONVERTER, para leer la salida del conversor de frecuencia a tensión.

SensorSmart.setThreshold(SENSOR, THRESHOLD)

Esta función se utiliza para configurar el valor del umbral de comparación que regula el salto de la interrupción desde la placa Smart Metering. En la variable SENSOR se introduce el sensor cuyo umbral de comparación se desea modificar, pudiendo tomar como valores los identificadores asignados a los sensores que pueden generar una interrupción mediante comparación (células de carga, LDR, pinza de corriente Efergy, sensor 2 de bucle de 4-20mA y salida del conversor de frecuencia a tensión). En la variable THRESHOLD se introduce en formato coma flotante (float) el valor que se pretende adjudicar a dicho umbral, que debe encontrarse en un rango entre 0 y 3.3V.

SensorSmart.attachInt()

La función atttachInt, ejecutada tal cuál en el código, sin incluir ningún parámetro, habilita las interrupciones generadas por los sensores de la placa, permitiendo que el procesador las reconozca y procese como tales.

SensorSmart.detachInt()

Complementaria a la función anterior, el propósito de detachInt es deshabilitar las interrupciones en caso de que no se desee que el microprocesador reaccione ante un cambio en uno de los sensores. Después de su ejecución el mote ignorará cualquier interrupción que le llegue desde los sensores hasta que de nuevo se ejecute la instrucción attachInt.

SensorSmart.loadInt()

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Se emplea la instrucción loadInt para leer el contenido del registro de desplazamiento y almacenar su salida en una variable de tipo entero llamada SensorSmart.intFlag, en el que figura qué sensor ha producido la interrupción y qué otros sensores estaban activos cuando ésta se produjo. Una vez que se han leído todos los registros se reinician a cero, no volviendo a cargarse hasta que salte una nueva interrupción. Para reconocer si un sensor ha producido una interrupción basta con realizar una comparación lógica entre el identificador del sensor y la variable intFlag.

Los sensores que pueden generar interrupciones son el sensor de luminosidad, la célula de carga, la pinza Efergy, el sensor 2 de bucle 4-20mA, el conversor de frecuencia a tensión y los tres sensores de líquido:

• SENS_SMART_LDR • SENS_SMART_LCELLS • SENS_SMART_EFERGY • SENS_SMART_4mA20_2 • SENS_SMART_FV_CONVERTER • SENS_SMART_LIQUID1 • SENS_SMART_LIQUID2 • SENS_SMART_LIQUID3

Un programa básico para detectar eventos procedentes de la placa presentará una estructura similar a la expuesta a continuación, pudiendo variar en función de las necesidades de la aplicación:

1. Encendido de la placa utilizando la función SensorSmart.setBoardMode.

2. Encendido del RTC para evitar conflictos en el bus I2C mediante la función RTC.ON.

3. Configuración de los umbrales de aquellos sensores que pueden generar una interrupción mediante la función SensorSmart.setThreshold.

4. Activación de los sensores que vayan a generar dichas interrupciones utilizando la función SensorSmart.setSensorMode.

5. Habilitación de las interrupciones con la función SensorSmart.attachInt.

6. Poner el mote a dormir mediante las funciones PWR.deepSleep o PWR.sleep.

7. Al despertar el mote, deshabilitar la llegada de interrupciones desde la placa utilizando la función SensorSmart.detachInt.

8. Cargar el valor almacenado en el registro de desplazamiento mediante la función SensorSmart.loadInt.

9. Procesar la interrupción:

- Encender aquellos sensores inactivos cuya lectura se va a llevar a cabo utilizando la función SensorSmart.setSensorMode.

- Tomar las medidas de los sensores utilizando la función SensorSmart.readValue.

- Apagar los sensores que no van a generar interrupciones con la función SensorSmart.setSensorMode.

- Almacenar o enviar a través de un módulo radio la información recabada.

10. Volver al paso 5 a habilitar las interrupciones y volver a dormir.

En el siguiente código se proporciona un ejemplo completo para leer la temperatura y la corriente eléctrica en función de la presencia de luz:

/* ------------Smart Metering board example--------------- Testing the Smart Metering Board: Measurement of temperature and current in presence of light www.Libelium.com*/

// Set threshold here#defineTHRESHOLD2.0

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// Maximum current measured by the sensor#defineMAX_CURRENT20

floatcurrent_value=0;floattemperature_value=0;

voidsetup(){

//Switch on the board SensorSmart.setBoardMode(SENS_ON);delay(100);

// Init RTC RTC.ON(); delay(100);

//Configurethethresholdfortheluminositysensor SensorSmart.setThreshold(SENS_SMART_LDR, THRESHOLD);

//Turn on the LDR SensorSmart.setSensorMode(SENS_ON, SENS_SMART_LDR);}

voidloop(){ //Enable interruptions from the Smart Metering Board SensorSmart.attachInt(); //Put the mote to sleepPWR.deepSleep(“00:00:05:00”,RTC_OFFSET,RTC_ALM1_MODE1,UART0_OFF|UART1_OFF|BAT_OFF); //Disable interruptions from the sensor board SensorSmart.detachInt(); //Load the interruption register SensorSmart.loadInt();

current_value=0; if(SensorSmart.intFlag & SENS_SMART_LDR){//TurnontheDC-DCconverter SensorSmart.setSensorMode(SENS_ON, SENS_SMART_24V_CONVERTER); delay(50); //Turn on the current sensor on socket 9SensorSmart.setSensorMode(SENS_ON,SENS_SMART_4mA20_1); delay(50);//Readtherawvalueofthesocketcurrent_value=SensorSmart.readValue(SENS_SMART_4mA20_1);//CurrentconvesiontoAmperscurrent_value=MAX_CURRENT*(0.625*current_value-0.25); //Turn off the sensor on socket 9SensorSmart.setSensorMode(SENS_OFF,SENS_SMART_4mA20_1);//Turnoffthe24VDC-DCconverter SensorSmart.setSensorMode(SENS_OFF, SENS_SMART_24V_CONVERTER); } //Readtherawvalueofthetemperaturesensortemperature_value=SensorSmart.readValue(SENS_SMART_TEMPERATURE);//TemperatureconversiontoºCtemperature_value=(temperature_value-0.5)*100;

//SendthedatathroughtheXBeeXBee.setMode(XBEE_ON);XBee.begin(); delay(50);XBee.print(“Temperature:“);

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XBee.print(temperature_value);XBee.print(“Current:“);XBee.print(current_value); delay(50);XBee.close();XBee.setMode(XBEE_OFF);

}

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4. Consumo

4. Consumo

4.1. Control de la alimentaciónLa Placa Smart Metering de Waspmote utiliza las dos alimentaciones proporcionadas por el mote, de 3.3V y 5V. En la propia placa se utiliza un conversor DC-DC para conseguir los 24V de tensión utilizados para alimentar los dispositivos de bucle 4-20 y las referencias de tensión de 5V y 10V para las células de carga.

Para la regulación de la alimentación de los diferentes sensores y componentes en la placa se utiliza una combinación de transistores e interruptores de estado sólido que permiten controlar de manera independiente distintos sensores o grupos de sensores.

En primer lugar, aquellos sensores que requieren de la tensión de 24V para su alimentación se controlan de manera independiente a través de transistores MOSFET que permiten manejar mayores tensiones y corrientes que los interruptores de estado sólido. De este modo, la alimentación del propio conversor DC-DC puede controlarse a través de la señal DIGITAL1, la de las referencias de tensión de 10V y 5V para las células de carga mediante las señales ANALOG2 y ANALOG3 respectivamente, mientras que las de los sensores de salida en bucle 4-20 pueden controlarse a través de las señales DIGITAL5 (conector 9) y DIGITAL8 (conector 12).

Para el control del resto de sensores se utilizan interruptores de estado sólido. La alimentación de la electrónica de adaptación de la pinza de corriente Efergy y de las células de carga se controla a través del mismo interruptor mediante la señal ANALOG1, los sensores de nivel de líquido, humedad, luminosidad y temperatura (conectores 3, 4, 5, 6, 7 y 8), que requieren tanto de 5V como de 3.3V de alimentación, se controlan mediante la señal DIGITAL2, mientras que por último los sensores analógicos se controlan cada uno de manera independiente a través de las señales DIGITAL3 (conector 10), DIGITAL7 (conector 11), DIGITAL6 (conector 13) y DIGITAL4 (conector 14).

Los interruptores de alimentación pueden controlarse a través de las funciones SensorSmart.setBoardMode y SensorSmart.setSensorMode en el API de la placa. Puede encontrar información sobre ella en el apartado 3.2.

4.2. Tablas de ConsumoEn la tabla a continuación se relatan los consumos que presenta la placa, desde el consumo mínimo constante (fijado por los componentes que están permanentemente activos), junto con el de cada uno de los bloques que pueden ser activados de manera independiente. La alimentación de la placa puede ser cortada completamente, reduciendo el consumo a cero, cortando las alimentaciones de 3.3V y 5V provenientes de Waspmote, utilizando la función SensorSmart.setBoardMode del API.

Consumo

Mínimo (CTE) 300μA

Conversor DC-DC 24V 6mA

Conversor Frecuencia a Tensión 7mA

Célula de carga 5V 300mA

Célula de carga 10V 500mA

Sensores 4-20mA 60 ~ 350mA

Grupo Sensores Varios (sin sensores conectados) 20μA

Sensores Nivel de Líquido 0 ~ 330μA

Sensor Humedad 600μA

Sensor Temperatura 5μA

Sensor LDR 100 ~ 1500μA

Sensor Flujo (Requiere conversor Frecuencia a Tensión) 10mA

Sensores 3.3V 10μA + Consumo Sensor

Sensores 5V 10μA + Consumo Sensor

Electrónica Efergy + Célula de Carga 1.4mA

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5. Mantenimiento

4.3. Modo de bajo consumoLa placa Smart Metering ha sido diseñada para minimizar el consumo del mote, tanto en condiciones de funcionamiento como en los modos de bajo consumo:

• Evite activar todos los sensores al mismo tiempo: debido al alto consumo que presentan algunos de los sensores de la placa Smart Metering, es recomendable, con el fin de evitar picos de intensidad que sobrepasen la capacidad de los switches, evitar encender demasiados al mismo tiempo, especialmente aquellos que requieran el conversor DC-DC de 24V.

• Utilice los modos de bajo consumo de Waspmote: al igual que el resto de placas de sensores para Waspmote, la librería de la placa Smart Metering incluye las funciones necesarias para desactivar los sensores que no estén siendo utilizados y poder poner el mote en modo bajo consumo.

• No conecte sensores que no vaya a utilizar: dado que varios de los sensores comparten la misma línea de alimentación, la conexión de un sensor que no va a ser utilizado redundará en un mayor consumo, y por tanto en una menor vida de la batería.

5. Mantenimiento • En este apartado, el concepto “Waspmote” engloba tanto al mismo dispositivo Waspmote así como a sus módulos y placas

de sensores. • Sea cuidadoso en la manipulación de Waspmote, no lo deje caer ni lo golpee ni lo mueva bruscamente. • Evite tener los dispositivos en zonas de altas temperaturas ya que podrían dañarse los componentes electrónicos. • Las antenas se roscan suavemente al conector, no las fuerce al colocarlas ya que podría dañar los conectores. • No utilice ningún tipo de pintura para el dispositivo, puede perjudicar el funcionamiento de las conexiones y mecanismos

de cierre.

6. Desecho y reciclaje • En este apartado, el concepto “Waspmote” engloba tanto al mismo dispositivo Waspmote así como a sus módulos y placas

de sensores. • Cuando Waspmote llegue al final de su vida útil, debe llevarlo a un punto de reciclaje de equipos electrónicos. • El equipo posee un sistema de recogida selectiva diferente al de residuos sólidos urbanos, gestione su desprendimiento

adecuadamente. • Su distribuidor le informará a cerca del proceso de desecho más adecuado y respetuoso con el medio ambiente para el

producto usado y su embalaje.

Guía Técnica - Libelium · Modo de bajo consumo ... que son leídos a través de un conversor...

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